7、AUTOSAR MCAL入门-实战：I/O驱动组

在第三节中有介绍AUTOSAR 把MCAL 抽象分为4个驱动组，分别为：**微控制器驱动组，存储器驱动组，通信驱动组、输入/输出驱动组。**这一节将具体介绍MCAL微控制器驱动组的内容。

2.4、I/O驱动组

I/O驱动组完成MCU片上以下输入/输出模块的驱动：端口控制(PORT)驱动、数字I/O引脚(DIO)驱动、模式转换(ADC)驱动、PWM驱动、输入捕获(ICU)驱动、输出比较(OCU)驱动。

2.4.1、PORT 驱动

PORT驱动实现片上端口配置和引脚复用的功能，提供配置和初始化MCU所有端口/引脚的服务。如：将引脚配置为通用I/O、ADC、PWM等。

2.4.1.1、PORT常用的API函数

在AUTOSAR规范中，PORT模块的常用接口函数有Port_Init（初始化PORT驱动模块）、Port_SetPinDirection（设置引脚输入、输出方向）、Port_RefreshPortDirection（刷新端口方向配置）、Port_GetVersioninfo（返回PORT驱动模块的版本信息）、Port_SetPinMode（设置引脚模式）等。

PORT驱动模块初始化必须在MCU驱动模块初始化之后完成，AUTOSAR MCAL规范给出了初始化PORT驱动模块的标准调用流程：

2.4.2、DIO驱动

作为DIO驱动使用的引脚需要先在PORT驱动中配置和初始化，然后才能使用DIO驱动/写引脚上的逻辑状态。

2.4.2.1、DIO常用的API函数

在AUTOSAR规范中，Dio模块的常用接口函数有Dio_WriteChannel（写DIO通道状态）、Dio_ReadChannel（读DIO通道状态）、Dio_FlipChannel（变换DIO通道状态）等。

①、Dio_Init()

void Dio_Init(const Dio_ConfigType *ConfigPtr);

功能：初始化DIO驱动模块；

参数：const Dio_ConfigType *，由于Dio模块只有Per Compile模式，所以其传入参数必须为NULL_PTR;

返回值：void。

Dio_Init(NULL_PTR);

②、Dio_WriteChannel()

void Dio_WriteChannel(const Dio_ChannelType ChannelId，const Dio_LevelType Level);

功能：设置DIO 通道值；

参数：const Dio_ChannelType，即传入DIO通道Id号；const Dio_LevelType，即传入DIO通道状态值，STD_HIGH为1；STD_LOW为0;

返回值：void。

注意：

配置完DioChannel后，在生成MCAL配置代码过程中会在Dio_Cfg.h文件中通过宏定义（#define）的方式将DioChannel Name与DioChannelId关联起来。

③、Dio_ReadChannel()

Dio_LevelType Dio_ReadChannel(const Dio_ChannelType ChannelId);

功能：读取DIO 通道值；

参数：const Dio_ChannelType，即传入DIO通道Id号;

返回值：Dio_LevelType，即返回当前通道状态，STD_HIGH为1；STD_LOW为0。

④、Dio_FlipChannel()

Dio_LevelType Dio_FlipChannel( const Dio_ChannelType ChannelId);

功能：返回当前通道状态；

参数：const Dio_ChannelType，即传入DIO通道Id号;

返回值：Dio_LevelType，即返回当前通道状态，STD_HIGH为1；STD_LOW为0。

2.4.3、ADC 驱动

ADC 驱动实现初始化、控制MCU内部的ADC模块的功能，可以使能触发源发起模数转换，以及关闭触发源停止模数转换。此外，ADC驱动还提供通知机制查询模数转换的状态和结构。

ADC驱动在ADC通道（ADC Channel）的基础上进行。ADC通道把模拟信号输入引脚、所需的ADC电路和转换结果寄存器三部分联系成为一个整体，使其能被ADC驱动所控制与访问。此外，属于同一个ADC硬件单元（ADC HW Unit）的一个或者多个ADC通道，可以组成一个ADC通道组（ADC Channel Group），由同一触发源触发。但一个ADC通道组必须至少包含一个ADC通道。

ADC模块支持以下两种转换模式：

①单次转换（One-Shot Conversion）：ADC通道组中每个ADC通道只执行一次转换。

②连续转换（Continuous Conversion）：在启动转换后，ADC通道组将会自动重复进行转换，而不需要再次触发。

ADC模块可以选择以下两种触发源：

①软件触发（SW-TRIGGER）：ADC通道组通过ADC模块提供的服务来启动/停止转换，其可在上述两种转换模式下使用。

②硬件触发（HW-TRIGGER）：ADC通道组通过硬件事件（如边沿触发、定时器等）来启动转换，但该方式只能用于单次转换模式。

AUTOSAR MCAL规范中 ADC 驱动模块初始化API的标准调用流程图：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dm00dpOX-1683633393234)(E:\1.NXP_AUTOSAR_S32K1X\4.功能说明\3.AUTOSAR-MCAL 架构简介\9.png)]

2.4.3.1、ADC驱动模块常用API函数

①、Adc_Init()

void Adc_Init(const Adc_ConfigType*pConfigPtr);

功能：初始化 ADC 驱动模块；

参数：const adc_ConfigType*；

返回值：void。

②、Adc_SetupResultBuffer()

Std_ReturnType Adc_SetupResultBuffer(Adc_GroupType Group，Adc_ValueGroupType*pDataBufferPtr);

功能：配置结果缓存；

参数：Adc_GroupType和Adc_ValueGroupType*；

返回值：void。

Adc模块有两种转换结果的访问模式，由以下两个接口函数实现：

③、Adc_ReadGroup()

Std_ReturnType Adc_ReadGroup(Adc_GroupType Group，Adc_ValueGroupType*pDataBufferPtr);

功能：读取模数转换通道组最后一轮模数转换的结果，并存入指定的结果缓存指针中；

参数：Adc_GroupType和Adc_ValueGroupType*；

返回值：Std_ReturnType。

④、Adc_GetStreamLastPointer()

Adc_StreamNumSampleType Adc_GetStreamLastPointer(Adc_GroupType Group，Adc_ValueGroupType**PtrToSamplePtr)

功能：获取结果缓存的最后指针；

参数：Adc_GroupType和Adc_ValueGroupType*；

返回值：Adc_StreamNumSampleType。

ADC通道组启动、停止、转换状态回读相关的接口函数：

⑤、Adc_StartGroupConversion()

void Adc_StartGroupConversion(Adc_GroupType Group)

功能：打开模数转换通道组的所有通道进行模数转换；

参数：Adc_GroupType和Adc_ValueGroupType*；

返回值：void。

⑥、Adc_StopGroupConversion()

void Adc_StopGroupConversion(Adc_GroupType Group)

功能：停止模数转换通道组的所有通道进行模数转换；

参数：Adc_GroupType和Adc_ValueGroupType*；

返回值：void。

⑦、Adc_GetGroupStatus()

Adc_StatusType Adc_GetGroupStatus(Adc_GroupType Group)

功能：获取模数转换通道组的状态；

参数：Adc_GroupType；

返回值：Adc_StatusType，有4种状态，即ADC_IDLE、ADC_BUSY、ADC_COMPLETED、ADC_STREAM_COMPLETED。

2.4.4、PWM 驱动

PWM驱动提供MCU芯片内部PWM模块初始化和控制的功能。PWM驱动定义的PWM通道，都与MCU内部模块的PWM硬件通道对应。PWM驱动能产生可变脉冲的脉冲信号，支持设置占空比和周期。但是，AUTOSAR MCAL规范并未对PWM类型(中心对称PWM、左边对称PWM)，PWM类型是由驱动提供商的具体实现方案决定的。

2.4.4.1、PWM驱动模块常用API函数

①、Pwm_Init()

void Pwm_Init(const Pwm_ConfigType*ConfigPtr)

功能：初始化 PWM 驱动模块；

参数：const Pwm_ConfigType*；

返回值：void。

②、Pwm_SetDutyCycle()

void Pwm_SetDutyCycle(Pwm_ChannelType ChannelNumber，uint16 DutyCycle)

功能：设置 PWM驱动模块通道的占空比；

参数：Pwm_ChannelType–PWM通道;

​ uint16–占空比设定值，AUTOSAR规范中规定0x0000对应 0%，0x8000对应100%；

返回值：void。

2.4.5、 ICU 驱动

ICU驱动完成MCU内部输入捕获模块的功能，用于调解PWM信号、脉冲计数、测量信号周期和占空比、产生普通中断和唤醒中断等。ICU驱动提供如下服务：

①、信号边沿检测、产生相应通知；

②、唤醒中断控制；

③、周期信号测量；

④、信号边沿时间戳(用于非周期信号)；

⑤、边沿计数；

2.4.5.1、ICU驱动模块常用API函数

①、Icu_Init()

void Icu_Init(const Icu_ConfigType*ConfigPtr);

功能：初始化 ICU驱动模块；

参数：const Icu_ConfigType*；

返回值：void。

②、Icu_GetDutyCycleValues()

void Icu_GetDutyCycleValues(Icu_ChannelType Channel，Icu_DutyCycleType*DutyCycleValues);

功能：获取ICU通道的值；

参数：Icu_ChannelType和Icu_DutyCycleType*，前者为ICU通道，后者为采样结果缓存结构体，其定义如下：

typedef struct
{
 /*<@brief Low or High time value.*/　
	Icu_ValueType ActiveTime;　
 /*<@brief Period time value.*/
 	Icu_ValueType PeriodTime;　　　　
}Icu_DutyCycleType;

返回值：void。

2.4.6、OCU驱动

OCU驱动完成MCU内部输出比较模块的初始化和控制的功能。OCU驱动中定义的软件通道，与MCU内部的输出比较硬件通道对应。当通用计数器的值与预设阈值匹配时，OCU驱动自动做出相应动作。

由于一些MCU并没有专门的OCU驱动，则是使用通用计数器完成输出比较功能。在AUTOSAR MCAL规范中，并没有规定OCU驱动的硬件架构，只定义了参数和用户接口函数，因此，OCU驱动可以用于任何适合的硬件平台。

OCU驱动提供如下服务：

①、开始、停止通用计数器比较；

②、设置比较阈值；

③、使能、关闭通知机制；

④、获取通用计数器当前值；

⑤、改变输出引脚电平状态；

⑥、触发其他硬件资源（ADC、DMA）

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